Oui
Lunette et instruments d'optique
Sujet Bac Corrigé - Microscope optique - Bac S Métropole rattrapage 2003 (ancien programme) - Ex 4 - Corrigé (Physique-chimie)
1 juin 2003
Bac S (ancien programme)
🔬 Comprendre et modéliser un microscope avec deux lentilles convergentes : l'exercice de spécialité de 4 points, sans calculatrice.
- Lecture d'un texte et schéma de principe du microscope
- Relation de conjugaison et constructions graphiques sur les annexes
- Grandissement de l'objectif, grossissement et diamètre apparent
Sujet officiel et corrigé détaillé question par question, avec les figures complétées et les pièges à éviter.
✅ Correction
🫣
Correction Masquée
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Le microscope optique : modéliser un instrument avec deux lentilles
Cet exercice de spécialité de 4 points du Bac S Métropole rattrapage 2003 part d'un extrait de vulgarisation scientifique décrivant le microscope, puis le modélise par deux lentilles minces convergentes : un objectif de distance focale 2,0 cm et un oculaire de distance focale 4,0 cm, distants de 14,0 cm. Il se fait sans calculatrice et repose surtout sur les constructions graphiques et la relation de conjugaison.
Questions sur le texte
Le texte indique que l'œil nu distingue des détails de l'ordre du millimètre : des cellules de quelques dizaines de micromètres, soit quelques centièmes de millimètre, sont trop petites pour être vues sans instrument. Le schéma de principe place l'objet AB un peu avant le foyer objet de l'objectif, l'image intermédiaire A1B1 renversée et agrandie près du foyer objet de l'oculaire, et l'œil juste derrière l'oculaire. Cette image intermédiaire est l'image donnée par l'objectif et l'objet observé à travers l'oculaire.
Rôle de l'oculaire
Pour que l'image définitive soit à l'infini, le terme 1/O2A2 s'annule dans la relation de conjugaison : on obtient O2A1 = O2F2, l'image intermédiaire est au foyer objet de l'oculaire. Sur la figure 1, on place F2 à 4,0 cm avant O2 et F'2 à 4,0 cm après. Le rayon passant par le centre optique n'est pas dévié, celui qui arrive parallèlement à l'axe ressort en passant par F'2 : les deux rayons émergents sont parallèles, l'image définitive est rejetée à l'infini et l'œil observe sans fatigue.
Rôle de l'objectif
Sur la figure 2, on remonte la lumière à partir de B1 avec deux rayons : celui qui passe par O1, et celui qui passe par F'1 et qui arrivait parallèle à l'axe. On trouve l'objet AB à 2,5 cm avant O1, juste avant F1. Le grandissement se calcule par γob = O1A1 / O1A = 10,0 / (–2,5) = –4,0, comme annoncé.
Grossissement du microscope
Le texte parle de « grossissement de l'objectif » alors qu'il s'agit d'un grandissement, rapport de deux longueurs, et non d'un rapport d'angles. Avec G = 25 et α = 3,2 × 10-4 rad, on obtient α' = 8,0 × 10-3 rad. Cette valeur dépasse la limite de discernement de 4 × 10-3 rad donnée par l'énoncé : la cellule est discernable au microscope, alors qu'à l'œil nu α reste bien inférieur à cette limite.
Pièges et conseils
Les grandeurs sont algébriques : O2A1 est négatif pour un objet situé avant la lentille, et un signe oublié fausse tout le calcul. Ne permute pas les foyers : la lumière va de gauche à droite, le foyer objet est avant la lentille. Seule l'échelle horizontale est garantie sur la figure 2 : le grandissement doit donc se calculer avec les distances le long de l'axe, pas avec la taille de A1B1.